南方仁是东都大学附属医院的脑外科医生，每天过着无可奈何的沮丧日子，因为他曾经亲自为未婚妻友永未来作了手术，却令她成为了植物人。某一天正在值班的仁为用急救车送来的不明身份的男子作了手术，虽然手术顺利完成，患者却由于某件事情逃走了，为了抓住患者仁从台阶上跌落下来丧失了意识，当他苏醒过来时发现自己在树林中，在里面转了一圈看到盘头的武士正在互相打斗。结果自己也被卷入其中正当自己险些被斩时，一个叫做桥恭太郎的年轻人帮助了他，仁总算是逃离了现场。然而恭太郎的头部却负重伤，仁决定在恭太郎的家里紧急为他实施手术。虽然手术器戒并不如意，作为医生的本能令他努力挽救了濒临死亡的恭太郎，看到这种情景恭太郎的妹妹橘咲，逐渐开始对仁产生了兴趣。

仁不知道自己是为什么回到了幕府末期的江户时代的，当他得知那个奇怪的男子就是英雄坂本龙马时，感到非常吃惊。这时在江户的城市里一种叫做霍乱的传染病，再次疯狂的肆虐发威。西医医学所的绪方洪庵所长非常担心江户即将成为死亡都市，他从佐分利佑辅口中听说了仁掌握了先进的医疗技术，便到橘家拜访希望仁能够对霍乱的治疗方法加以指导。但是当仁对自己生活在这个时代说不定会改变谁的命运，改变历史的事实感到恐慌，便撒谎说自己不知道有霍乱这种病。不久仁和咲一起来到了妙家，看到喜市剧烈的呕吐后便躺倒了，仁亲眼看到了霍乱肆虐给人们带来的巨大痛苦。

仁在咲的激励下开始着手治疗得了霍乱的人们，他向乡亲们说明如何才能避免得上霍乱。在治疗的途中，仁感到势单力薄，此时，在咲的央求下，绪方一行人赶到了。但绪方认为仁并没有诚意不愿相信他，正在这时山田突然倒下了，其他人惧怕霍乱不愿上前，此时为救同伴的龙马赶到，训斥了这些胆小的人。为了救山田，同时也被仁所感动。绪方决定相信仁，大家开始行动起来，每个人都在尽自己的绵薄之力。一切都开始好起来，喜市和山田都好了起来。可就在这时，仁却染上了霍乱。。。雨过天晴，江户又恢复了平静的生活。绪方提出让仁来从新培养医学部的医生，仁说会慎重考虑。就在第二天，却突然得知喜市的母亲被武士暗杀。仁悲痛之下，对自己产生了怀疑。在咲的安慰下，仁终于恢复自信。而龙马，也终于找到了自己想要走的路。。。

经过霍乱后，龙马成了蕂老师的弟子，恭太郎也成了蕂老师的秘书，喜市开始在大吉屋打工。仁逐渐开始适应江户时代的生活，开始在西洋医学所讲课。某一天，龙马突然来找仁，将仁带到了吉屋。在吉屋，仁遇见了花魁野风。野风有着与未来一样的脸，这令仁心潮澎湃。龙马为讨野风欢心，鼓动仁替野风的父亲三彦郎治病。老板娘听说要在脑上开洞而反对开刀，此时野风出现并恳请老板娘答应。因为仁只看一眼便得知自己患有低血糖，野风因此认可了仁的医术，并许下赌约，若是仁不能治好父亲，她愿意接待她不喜欢的客人。在经过一番惊心动魄的治疗后，手术成功结束。得知仁去了吉屋后，咲显得十分在意，最后弄清后也就释然了。

野风拜托仁救治得了梅毒晚期的夕霚，被仁告知无法医治。想帮吉屋的妓女检查梅毒，却遭到抵触，且一妓女死亡。后仁对着变化了的照片反复思考，想到了未来的话，与恭太郎谈话时受到橘咲惊扰而受到启发，开始研制青梅素（这是19世纪啊，叫20世纪发明者亚历山大·弗莱明情何以堪啊），期间橘咲始终给与力所能及的帮助。青梅素虽然研制成功了，并在一定程度上对夕霚的治疗给与了帮助，但因技术的限制等多方面原因，没有办法批量的产出浓度均衡的、有效的青梅素，夕霚最后还是走向了死亡。但是夕霚离开时，是解脱的，且这时的野风对仁也充满感激。在夕阳下，仁向橘咲讲述了未来与青霉素研制的故事，以及他个人想加快日本医术的步伐的初衷。而这时有人正在策划着一场涉及仁、绪方及佐分利的权利阴谋。